CONVERSIÓN DE UNIDADES QUÍMICA 106

PROF. IVETTE TORRES Para realizar problemas de conversión de unidades es necesario asumir ciertos datos al comenzar a resolver un problema. Podemos convertir las unidades de molaridad a molalidad, de molalidad a molaridad, molalidad a fracción molar o viceversa, de molaridad a porcentaje por peso, entre otras. CONVERSIÓN DE MOLALIDAD A FRACCIÓN MOLAR

disolventekgsolutomolesm = ;

totalesmolessolutomolesX =

Asumimos el dato de 1 kg de disolvente. Una solución acuosa de glucosa es 0.120 m (C6H12O6). ¿Cuál es la fracción molar de cada componente en la solución? Soluto = glucosa Solvente = agua

La solución acuosa de glucosa es 0.120 m por lo que contiene: aguakg

moles1

OHC120.0 6126

• Se asume 1 kg de disolvente para buscar los moles de soluto que hay en solución .

Moles C6H12O6 = (0.120 moles/kg)( 1 kg agua) = 0.120 moles de C6H12O6

• Como asumimos 1 kg de disolvente, podemos calcular los moles utilizando la masa molar del disolvente y haciendo la conversión de kilogramos a gramos y de gramos a moles. 1.0 kg H2O = 1.00 x 103g H2O

1.0 x 103 g H2O x OgHOHmol

2

2

0.181 = 55.6 moles H2O

• Sustituimos los moles de soluto y disolvente en la ecuación de fracción molar.

XGlucosa = OHmolesOHCmoles

OHCmoles

26126

6126

+ XGlucosa + Xagua = 1.0

XGlucosa = moles

moles)6.55120.0(

120.0+

= 0.00215 Xagua = 1.0 - XGlucosa = 0.998

Conversión de molalidad a fracción molar:

1. Asumir 1 kg de disolvente. 2. Calcular los moles del soluto sustituyendo en la ecuación de molalidad. 3. Cambiar los kg de disolvente que se asumen al comenzar el problema a

gramos de disolvente. 4. Convertir de gramos de disolvente a moles de disolvente. 5. Sustituir en la ecuación de fracción molar.

CONVERTIR FRACCIÓN MOLAR A MOLALIDAD Asumimos la cantidad de 1 mol total

totalesmolesAmolesX = ;

disolventekgsolutomolesm =

Una solución acuosa de glucosa, C6H12O6 tiene una fracción molar de C6H12O6 igual a 0.150. Calcule la molalidad de glucosa en la solución.

• Asumir 1 mol total y sustituir en la ecuación de XGlucosa

totalmol

aGlumoles1

cos150.0 =

moles de Glucosa = 0.150(1 mol total) = 0.150 moles de Glucosa

• Sabemos que: XA + XB = 1.0 XGlu + Xagua = 1.0 Xagua = 1.0 - XGlu Xagua = 1.0 – 0.150 = 0.850 Por lo que en 1 mol total de solución hay 0.850 moles de agua y 0.150 moles de glucosa, C6H12O6.

• Cambiamos los moles de agua a kilogramos de agua usando la masa molar de agua (18.0 g/mol) y la equivalencia ( 1 kg = 103 g).

0.850 moles H2O xOHmolOHg

2

2

10.18 = 15.3 g H2O = 0.0153 kg H2O

• Calculados los kg de disolvente y los moles de soluto podemos sustituir en la

ecuación de molalidad.

aguakg

aGlumolesm0153.0

cos150.0= = 9.80 molal

Pasos para convertir de fracción molar a molalidad

1. Asumir 1 mol total de solución. 2. Calcular los moles de soluto a partir de la fracción molar. 3. Si no tenemos la fracción molar del disolvente, la calculamos utilizando la

ecuación XA + XB = 1.0 y despejando para la desconocida. 4. Cambiar los moles de disolvente a kg. 5. Sustituir en la ecuación de molalidad.

CONVERSIÓN DE MOLALIDAD A MOLARIDAD

disolventekgsolutomolesm = ; M=

soluciónlitrosenvolumensolutomoles

Asumimos un kilogramo de disolvente. Una solución acuosa es 0.273 m KCl. Calcule la concentración molar (M) de cloruro de potasio, (KCl = Mm = 74.6 g/mol). La densidad de la solución es 1.011 x 103 g/L. 0.273 m significa 0.273 moles en 1 kg de agua, porque la solución es acuosa, el disolvente es agua.

• Asumimos 1 kg de disolvente y determinamos los moles de soluto, KCl.

aguakgKClmolesm

1273.0 =

moles KCl = 0.273 moles/kg (1 kg agua)

= 0.273 moles de KCl

• Para calcular la molaridad necesitamos el volumen de la solución en litros, tenemos el dato de densidad de la solución.

Densidad = volumenmasa

Despejamos para volumen de solución:

V = densidadsoluciónmasa

Como: masa solución = masa soluto + masa disolvente, necesitamos la masa del soluto que se puede calcular con los moles de KCl y la masa del disolvente se obtiene del dato asumido inicialmente 1 kilogramo de disolvente.

0.273 moles KCl x KClgKClmolKClg 4.20

16.74

=

Asumimos 1 kg disolvente = 1000 g de agua

Por lo tanto: Masa solución = 20.4 g KCl + 1000 g agua = 1020 g solución

• Utilizamos la densidad para calcular el volumen de la solución.

V = dm = L

Lgxg 009.1

/10011.11020

3 =

• Sustituimos en la ecuación de molaridad

M = volumenmoles = M

Lmoles 271.0

009.1273.0

=

Pasos conversión molalidad a Molaridad

1. Asumir 1 kg de disolvente. 2. Calcular los moles de soluto, cambiar esos moles a gramos de soluto. 3. Calcular la masa de la solución usando la masa del soluto y disolvente. 4. Utilizar la ecuación de densidad para calcular el volumen de solución. 5. Sustituir en la ecuación de molaridad.

CONVERTIR DE MOLARIDAD A MOLALIDAD

M=soluciónlitrosenvolumen

solutomoles ; disolventekgsolutomolesm =

Asumir 1 litro de solución. Una solución acuosa es 0.907 M Pb(NO3)2. Calcule la molalidad de Pb(NO3)2 en la solución. La densidad de la solución es 1.252 g/mL.

• Asumimos 1 L de solución y obtenemos los moles de soluto.

LNOPbmoles

M1

)(907.0 23=

moles Pb(NO3)2 = 0.907 moles/L( 1 L) = 0.907 moles Pb(NO3)2

• Utilizamos la densidad para calcular la masa de la solución.

volumenmasaD = masa = D ( volumen)

= (1.252 g/mL)(1000mL) = 1252 g solución

• Necesitamos calcular la masa del disolvente en kilogramos y sabemos que:

Masa solución = masa del soluto + masa del disolvente Masa del disolvente = masa de la solución – masa del soluto

• Necesitamos la masa del soluto que se obtiene a partir de los moles.

0.907 moles Pb(NO3)2 x 2323 )(300

1)(2.331

NOPbgmol

NOPbg=

Masa del disolvente = 1252 g – 300 g = 952 g agua = 0.952 kg

• Sustituimos en la ecuación de molalidad

mkgmoles

disolventekgsolutomolesm 953.0

952.0907.0

===

Pasos para convertir molaridad a molalidad 1. Asumir 1 litro de solución. 2. Calcular los moles de soluto y cambiarlos a gramos de soluto. 3. Utilizar la densidad para calcular la masa de la solución. 4. Calcular los gramos del disolvente utilizando la masa de la solución y

la masa del soluto. Cambiar los gramos de disolvente a kg. 5. Sustituir en la ecuación de molalidad.

CONVERSIÓN DE MOLARIDAD A PORCIENTO POR PESO

M=soluciónlitrosenvolumen

solutomoles ; % = 100Xsoluciónmasasolutomasa

Asumir 1 litro de solución. El ácido sulfúrico concentrado tiene una densidad de 1.84 g/mL y 18 M. ¿Qué porcentaje de H2SO4 por peso hay en la solución?

• Asumir 1 litro de solución y calcular los moles de soluto.

)1(/181

18 soluciónLLmolessolutomolessoluciónLsolutomolesM ===

= 18 moles soluto • Cambiar los moles de soluto a gramos.

4242

42 17641

9818 SOHgmolSOHgxSOHmoles =

• Utilizar la densidad de la solución para calcular la masa de la solución.

==volumenmasaD masa solución = densidad(volumen)

=1.84 g/mL(1000mL) =1840 g solución

• Sustituir en la ecuación de porciento por peso ( porcentaje por masa)

%9.9510018401764100% === x

ggx

soluciónmasasolutomasa

Pasos conversión molaridad a porciento por peso. 1. Asumir 1 litro de solución. 2. Calcular los moles de soluto y cambiarlos a gramos. 3. Utilizar la densidad para calcular la masa de la solución. 4. Sustituir en la ecuación de porciento por peso.

CONVERSIÓN DE PORCIENTO POR PESO A MOLARIDAD

% = 100Xsoluciónmasasolutomasa ; M=

soluciónlitrosenvolumensolutomoles

Asumir 1 litro de solución. Una solución acuosa de etilenglicol es 40.0 % (CH2OHCH2OH Mm= 62 g/mol) por peso, con una densidad de 1.05 g/mL. Determine la molaridad de la solución.

• Asumimos el litro de solución (1000 mL)

• Utilizamos la densidad para calcular la masa de la solución.

)(volumendensidadmasavolumenmasaD ===

masa solución = 1.05 g/mL (1000 mL) = 1050 g solución

• Sustituimos en la ecuación de porciento por peso para calcular la masa del soluto, utilizando el dato de 40.0 %.

% = 100Xsoluciónmasasolutomasa

masa soluto = solutoggsoluciónmasa 420100

)1050%(0.40100

)%(==

• Cambiamos los gramos a moles utilizando la masa molar del soluto.

420 g soluto x molesgsolutomol 8.6

621

=

• Sustituir en la ecuación de molaridad.

MLmoles

volumenmolesM 8.6

18.6

===

Pasos conversión de porciento por peso a molaridad.

1. Asumir 1 litro de solución. 2. Calcular la masa de la solución utilizando la densidad y el litro de

solución. 3. Sustituir en la ecuación de porcentaje por masa para calcular la masa del

soluto. 4. Cambiar la masa de soluto a moles utilizando la masa molar del soluto. 5. Sustituir en la ecuación de molaridad.